JP4089093B2

JP4089093B2 - Wavelength multiplexed signal number monitoring device

Info

Publication number: JP4089093B2
Application number: JP21380499A
Authority: JP
Inventors: 均畑山; 英資笹岡
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1999-07-28
Filing date: 1999-07-28
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2019-07-28
Also published as: US6701090B1; JP2001044938A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長分割多重方式による光通信システムにおいて、波長多重信号光の信号数を監視する波長多重信号数監視装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高度情報化社会の到来による社会的ニーズから、光ファイバ伝送路網を利用した画像通信などの大容量高速通信や、国際通信などの長距離通信に関する研究開発が盛んに行われている。ここで、波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）伝送システムは、光ファイバ線路に多波長の信号光（波長の異なる複数の信号光）を伝送させることにより高速・大容量の光通信を行うものであって、近年のインターネット等による通信需要の急増などに対応するものとして開発と導入が進められている。
【０００３】
このような波長多重伝送システムにおいては、伝送される信号光の信号数（チャンネル数）が変化した場合に、光増幅器での過渡的な増幅率変動などにより各信号光のパワーが変化してしまうことがある。このような信号数変化によるパワー変動現象は、伝送されている信号光の信号チャンネル数を常に監視することによって、伝送路の損失変化などと区別して特定・検知することができ、これによって光増幅器の制御等を行うことができる。
【０００４】
そのような信号数の監視装置としては、アレイ導波路回折格子型光分波器などの分波器・波長分岐デバイスと、分波された信号光をそれぞれ検出する受光素子との組み合わせによるものがある（例えば、１９９７年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会Ｂ−１０−６０）。
【０００５】
図６は、アレイ導波路回折格子型光分波器の単一の入力ポートから入力された波長多重信号光を、それぞれ所定の出力波長に対応した複数の出力ポートに分岐・分波する場合における各出力ポートの透過特性（出力波長特性）を、隣り合う５つの出力ポートである第ｎ−２〜第ｎ＋２番目の出力ポートについて示すグラフである。ここで、各出力ポートの透過特性曲線における中心波長がそれぞれの出力波長となり、隣り合う出力ポート間の出力波長間隔Δλｏは、波長多重信号光の信号波長間隔Δλｉ（図６においてはΔλｉ＝０．４ｎｍ）と一致させて設定される。
【０００６】
このように、各出力ポートの出力波長が各信号光成分の信号波長にそれぞれ対応するように設定されたアレイ導波路回折格子型光分波器に対して波長多重信号光を入力し、分波された信号光出力を各出力ポートに接続されたフォトダイオードなどの受光素子によって検出して、信号光が検出されたフォトダイオード数である検出数を計数することによって、信号数を常時モニタすることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アレイ導波路回折格子型光合分波器においては、例えば通常の石英導波路型のものなど、各導波路の透過波長特性の温度依存性が大きく、温度が変化すると中心波長・透過特性曲線がシフトしてしまう。この場合、波長多重信号光の各信号波長と、出力ポートから出力される各出力波長との対応関係がずれてしまい、例えば波長シフトの状態によって１チャンネルの信号光が隣り合う２つの出力ポートから透過・出力され、したがって、１つの出力ポートから隣り合う２チャンネルの信号光が検出されてしまうなど、温度によって正しく信号数を計数することができないという問題を生じる。また、上記のように１チャンネルの信号光が２つの出力ポートに出力されることを防止するために各ポートの透過波長特性の帯域幅を狭く設定すると、逆に信号光がどの出力ポートからも出力・検出されない場合が生じ、結局誤作動してしまう。
【０００８】
また、アレイ導波路回折格子型光分波器の温度を一定に保持するように温度制御を行うことによって、上記した波長シフトを防いで常に信号数を正しく計数可能な監視装置とすることができる。しかしながら、この場合、アレイ導波路回折格子型光分波器に付設する温度制御手段によって、装置サイズの大型化や、製造コスト高となるなどの問題がある。
【０００９】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、温度に依存せず正しく信号数を計数することができる波長多重信号数監視装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明による波長多重信号数監視装置は、信号波長間隔Δλｉでそれぞれ異なる信号波長を有する複数の信号光からなる波長多重信号光の信号数を監視するための波長多重信号数監視装置であって、（１）基板上に、入力ポートと、出力波長間隔Δλｏでそれぞれ異なる出力波長の信号光成分を透過・出力させる複数の出力ポートと、を備えて形成されたアレイ導波路回折格子型光分波器と、（２）複数の出力ポートのそれぞれに対して、出力ポートから出力される信号光を検出するように接続・設置された複数の受光素子を備えて構成された受光素子アレイと、（３）受光素子アレイに接続され、それぞれの受光素子での信号光の検出の有無を判別して信号数を算出する計数手段と、を有するとともに、（４）出力波長間隔Δλｏは、信号波長間隔Δλｉに対してΔλｏ＝Δλｉ／ｍ（ただしｍは２以上の整数）として設定され、計数手段は、複数の出力ポートを、出力波長の波長間隔がΔλｉとなる出力ポートをそれぞれ組としてｍ組の出力ポート群に区分して、それぞれの出力ポート群に対して、信号光が検出された出力ポートの数をその出力ポート群での検出数とし、ｍ組の出力ポート群に対してそれぞれ求められた検出数のうち、最も大きい検出数を信号数とすることを特徴とする。
【００１１】
上記のように、アレイ導波路回折格子型光分波器の出力ポートの出力波長間隔Δλｏを、波長多重信号光の信号波長間隔Δλｉに対して２以上の整数分の１に設定し、それらからの出力を受光素子アレイの受光素子でそれぞれ検出して計数手段において信号数を算出することによって、１つの出力ポートから２チャンネルの信号光が出力されることがなくなって、温度変化による透過波長特性のずれが生じても常に正しく信号数を計数することが可能な信号数監視装置を得ることができる。
【００１２】
このとき、光分波器を温度制御する必要がなくなるので、装置を小型化することができ、また、その製造工程を簡単化して製造コストを低減することが可能となる。
【００１３】
また、計数手段は、複数の出力ポートを、出力波長の波長間隔がΔλｉとなる出力ポートをそれぞれ組としてｍ組の出力ポート群に区分して、それぞれの出力ポート群に対して、信号光が検出された出力ポートの数をその出力ポート群での検出数とし、ｍ組の出力ポート群に対してそれぞれ求められた検出数のうち、最も大きい検出数を信号数とすることを特徴とする。
【００１４】
波長多重信号光に含まれる各信号光成分は、温度変化に伴う波長シフトによって、単一の出力ポートで出力・検出される状態と、隣り合う２つの出力ポートで出力・検出される状態とを繰り返す。このとき、例えばｍ＝２の場合であれば偶数番目の第１出力ポート群及び奇数番目の第２出力ポート群に区分するなど、ｍ組の出力ポート群に出力ポートを区分・分類することによって、各出力ポート群での検出数の最大値を波長多重信号光の信号数と一致させることができる。
【００１５】
また、出力波長間隔Δλｏは、Δλｏ＝Δλｉ／２として設定されていることを特徴としても良い。波長間隔の分割数ｍは２以上の任意の整数とすることが可能であるが、特にｍ＝２とすることが、装置を簡単化するために好ましい。
【００１６】
さらに、それぞれの出力ポートでの信号光の透過波長特性において、出力ポートの中心波長における透過損失に対して、中心波長からΔλｏ／２ずれた波長における透過損失の増加分が＋４ｄＢよりも小さく設定されていることを特徴とする。
【００１７】
このように透過波長特性が設定されて、隣り合う出力ポートの透過特性のオーバーラップが充分に大きくなるように構成された光分波器を用いることによって、波長がシフトして信号波長が隣り合う出力ポートの出力波長の間にある場合でも、いずれかの受光素子から充分な強度で検出されるように構成することができ、装置の信頼性を高めることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による波長多重信号数監視装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１９】
図１は、本発明に係る波長多重信号数監視装置の一実施形態を示す構成図である。この波長多重信号数監視装置は、アレイ導波路回折格子型光分波器１（以下、単に光分波器ともいう）と、フォトダイオードアレイ２と、を有して構成されている。なお、光分波器１は、入出力端を入れ換えることによって光合波器として機能するアレイ導波路回折格子型光合分波器であるが、本波長多重信号数監視装置においては、光分波器としてのみ用いている。また、以下においては信号数監視の対象とする波長多重信号光の隣り合う信号光成分の信号波長間隔をΔλｉ＝０．４ｎｍとする。
【００２０】
光分波器１は、その端部を入力ポート１１とする１本の入力側チャネル導波路１２と、この入力側チャネル導波路１２に接続された第１スラブ導波路１３と、この第１スラブ導波路１３に接続され各々の光路長が互いに異なる複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路部１４と、このアレイ導波路部１４に接続された第２スラブ導波路１５と、この第２スラブ導波路１５に接続され、その端部をそれぞれ出力ポート１７₁〜１７_NとするＮ本（ただし、Ｎは複数）の出力側チャネル導波路１６₁〜１６_Nとが、基板１０上に形成されたものである。
【００２１】
この光分波器１に、入力ポート１１から信号波長の異なる複数の信号光からなる波長多重信号光が入力されると、入力された光は入力側チャネル導波路１２、第１スラブ導波路１３、アレイ導波路部１４、及び第２スラブ導波路１５を順次に経て導波される間に分波される。分波された各波長の信号光成分それぞれは、複数の出力側チャネル導波路１６₁〜１６_Nに分岐・導波されて、対応する出力ポート１７₁〜１７_Nからそれぞれ出力される。
【００２２】
光分波器１の出力ポート１７₁〜１７_Nが形成された端部には、フォトダイオードアレイ２が接続されている。このフォトダイオードアレイ２はＮ個のフォトダイオード２₁〜２_Nを有して構成されている。これらのフォトダイオード２₁〜２_Nは出力ポート１７₁〜１７_Nに、それぞれｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）のフォトダイオード２_iとｉ番目の出力ポート１７_iとが対応・接続されるように配置されている。したがって、ｉ番目の出力側チャネル導波路１６_iに分波された信号光は、出力ポート１７_iから出力されてフォトダイオード２_iによって検出される。
【００２３】
フォトダイオードアレイ２には計数装置３が接続されており、各フォトダイオード２₁〜２_Nの出力信号は、この計数装置３にそれぞれ入力される。計数装置３は、信号レベルに対する閾値などの所定の判別条件によって各フォトダイオード２₁〜２_Nについて信号光検出の有無を判別し、その判別結果に基づいて波長多重信号光でその時点において伝送されている信号光の信号数を算出・計数して出力する。
【００２４】
図２は、図１に示した実施形態において各出力側チャネル導波路１６_iを透過・導波されて出力ポート１７_iから出力される信号光成分の透過波長特性を示すグラフである。このグラフにおいては、特定の温度（例えば常温）における透過特性の例について、ｎ番目の出力ポート１７_nの出力波長（透過特性分布曲線の中心波長）を波長１５５０ｎｍとし、その前後の７つの出力ポート１７_n-3〜１７_n+3の透過波長特性を示す特性曲線をそれぞれ示してある。
【００２５】
ここで、横軸は信号光の波長λ（ｎｍ）、縦軸は各出力ポート１７_i（ｉ＝ｎ−３〜ｎ＋３）に対応する損失特性（ｄＢ）を示し、損失値が小さい波長範囲の信号光成分がその出力ポートから透過・出力される出力波長成分、その波長範囲の中心波長がその出力ポートの出力波長となる。なお、図中の各曲線にはその出力ポート番号ｎ−３〜ｎ＋３を付してある。
【００２６】
本実施形態においては、それぞれ隣り合う２つの出力ポートの出力波長間隔Δλｏを、波長多重信号光の信号波長間隔Δλｉ＝０．４ｎｍの１／２となる０．２ｎｍに設定することによって、温度に依存せずに正しく信号数を計数することが可能な信号数監視装置を実現している。
【００２７】
波長多重信号光に含まれる信号光成分のうち、１つの信号光の信号波長が１５５０ｎｍであるとすると、その波長多重信号光に含まれる信号光の信号波長は１５５０ｎｍに対してそれぞれ０．４ｎｍ間隔となるので、光分波器１によって出力波長間隔０．２ｎｍの出力ポート１７₁〜１７_Nに分波された信号光は、出力ポート１７_n、及びこの出力ポート１７_nから数えて偶数番目の出力ポート、…、１７_n-4（１５４９．２ｎｍ）、１７_n-2（１５４９．６ｎｍ）、１７_n（１５５０ｎｍ）、１７_n+2（１５５０．４ｎｍ）、１７_n+4（１５５０．８ｎｍ）、…、によって検出される。
【００２８】
このとき、これら出力ポート１７_nから偶数番目の出力ポートで検出された信号数が、入力された波長多重信号光の信号数となる。また、出力ポート１７_nから奇数番目の出力ポートでは、信号光は出力・検出されない。
【００２９】
しかしながら、アレイ導波路回折格子型光分波器においては、その各出力ポートの出力波長が例えばｄλ／ｄＴ＝０．１ｎｍ／１０℃程度で大きく温度に依存する。この温度依存性は波長多重信号光の信号波長間隔Δλｉ＝０．４ｎｍに対して無視できない大きさである。
【００３０】
このような温度変化による透過特性の波長シフトを生じた場合、図６に示したように光分波器の出力波長間隔Δλｏを波長多重信号光の信号波長間隔Δλｉと一致させて０．４ｎｍに設定した信号数監視装置では、温度によって、波長シフトを生じずに各信号光成分がそれぞれ１つの出力ポートから出力・検出される通常の状態と、波長シフトによって各信号波長が隣り合う２つの出力ポートの出力波長の中間領域の波長となってしまい、各信号光成分が２つの出力ポートから出力・検出されて信号数が正しく計数されない状態（このとき、１つの出力ポートで２つの隣り合う信号光が検出される）と、を生じる。
【００３１】
例えば、図６においてｎ番目の出力ポートの出力波長が１５５０ｎｍである状態から温度が２０℃高くなると、各出力ポートの透過波長特性は長波長側へ０．２ｎｍだけ波長シフトする。このとき、ｎ番目の出力ポートの出力波長は１５５０．２ｎｍに、ｎ−１番目の出力ポートの出力波長は１５４９．８ｎｍとなって、信号波長１５５０ｎｍの信号光はこれらの２つの出力ポートの両方から出力・検出されてしまう。信号数監視装置は、これらの状態を区別することができないので、結局このような温度変化による波長シフトは誤作動の原因となる。
【００３２】
また、１つの信号光が２つの出力ポートから出力・検出されることがないように、各出力ポートの透過波長特性の帯域幅を狭く設定すると、逆に温度によって信号光がどの出力ポートによっても出力・検出されない状態を生じてしまい、結局誤作動を生じる。
【００３３】
一方、信号光監視装置に用いるアレイ導波路回折格子型光分波器の温度を常時一定に保つように温度制御を行うことによって、上記の波長シフトの発生を防止して正しく信号数が計数される信号数監視装置とすることが可能である。しかしながら、このように光分波器を構成した場合には装置が大型化し、また製造工程が複雑化するとともに製造コストが高くなってしまうという問題を生じる。
【００３４】
これに対して、図１に示した実施形態による信号数監視装置においては、図２にその透過波長特性を示したように、各出力ポート１７₁〜１７_Nの出力波長間隔Δλｏを、信号数計数の対象である波長多重信号光の信号波長間隔Δλｉの１／２に設定している。これによって、１つの出力ポートから波長多重信号光の各チャンネルのうち２チャンネルの信号光が出力・検出されることが防止される。
【００３５】
以下に、このような構成による信号数監視装置の作用を説明するとともに、この装置において、温度に依存せず正しい信号数を計数する計数方法の一例について説明する。
【００３６】
ある信号波長（例えば１５５０ｎｍ）の信号光成分の検出について、温度Ｔ０においてその信号波長が出力ポート１７_nの出力波長と一致して、この信号光成分が出力ポート１７_nによって出力されてフォトダイオード２_nで検出されているとする。この状態から温度が変化していくと、各出力ポートの図２に示した透過波長特性の特性曲線が、ｄλ／ｄＴ＝０．１ｎｍ／１０℃の温度依存性で長波長側方向（図２中の右側方向）にシフトしていく。
【００３７】
このとき、その特定の信号波長の信号光成分が各フォトダイオード２₁〜２_Nによって検出されて得られる受光パワーＰの温度による変化を図３に示す。ここで、フォトダイオード２_iから出力される受光パワーをＰｉとし、それらの最大パワーをＰｍａｘとする。図３においては、この最大パワーＰｍａｘを０ｄＢに規格化して受光パワー変化を示している。
【００３８】
各フォトダイオードにおける信号光検出の有無は、フォトダイオードアレイ２に接続された計数装置３においてあらかじめ設定された受光パワーの閾値レベルＰｔｈによって判別され、閾値Ｐｔｈ以上の受光パワー出力Ｐがあれば信号光を検出したものとして計数する。このとき、信号光の信号波長が出力ポート１７_nの出力波長の中心領域内にある温度Ｔ０周辺の図３に示した温度範囲Ａ内においては、この信号光は出力ポート１７_nのみによって検出される。
【００３９】
温度がＴ０から上昇して温度範囲Ｂ内になると、信号光の信号波長は出力ポート１７_n及び出力ポート１７_n-1の出力波長の中間領域内となり、信号光はこれら隣り合う２つのの出力ポート１７_n及び１７_n-1の両方によって出力・検出される。さらに温度が上がって温度範囲Ｃ内になると、信号光の信号波長は出力ポート１７_n-1の出力波長の中心領域内となるので、信号光は出力ポート１７_n-1のみによって検出される。
【００４０】
特定の信号光のフォトダイオードアレイ２による検出は、以上述べたように温度変化に伴って、単一の出力ポートに接続されたフォトダイオードによって検出される状態と、隣り合う２つの出力ポートに接続された２つのフォトダイオードによって検出される状態と、を繰り返す。ここで、出力波長間隔Δλｏは信号波長間隔Δλｉの１／２（１／整数）であるから、波長多重信号光全体としては、各信号光がいずれも単一の出力ポートによってそれぞれ検出される状態と、いずれも隣り合う２つの出力ポートによってそれぞれ検出される状態とを繰り返すことになる。
【００４１】
これに対して、Ｎ個の出力ポート１７₁〜１７_Nを奇数番目の出力ポート１７₁、１７₃、１７₅、…、からなる第１出力ポート群１７ａと、偶数番目の出力ポート１７₂、１７₄、１７₆、…、からなる第２出力ポート群１７ｂと、の２つの出力ポート群に分け、フォトダイオードアレイ２からの受光信号出力によって信号数の算出・計数を行う計数装置３において、それぞれの出力ポート群１７ａ、１７ｂに対応するフォトダイオード群に対して信号光を検出したフォトダイオード数である検出数をそれぞれ求めると、２つの検出数のうち大きい検出数が温度変化によらず常に波長多重信号光の信号数となる。
【００４２】
すなわち、出力波長間隔Δλｏが信号波長間隔Δλｉ／２として設定された光分波器１、及びそれに接続されたフォトダイオードアレイ２によって信号監視装置を構成することによって、１つの出力ポートから波長多重信号光の各チャンネルのうち２チャンネルの信号光が出力・検出されることが防止されて、温度変化による透過波長特性のずれに対応した計数を行うことが可能な構成となり、したがって、温度に依存せず常に正しく信号数を計数することができる信号数監視装置を得ることができる。
【００４３】
さらに、上記のように計数装置３における信号光の検出判別及び信号数の算出・計数方法を設定することによって、温度によらず常に正しい信号数を効率的に計数することができる信号数監視装置が得られる。
【００４４】
この信号数監視装置によれば、アレイ導波路回折格子型光分波器１の温度制御を行う必要がないので、装置を小型化することができ、また、製造工程を簡単化して製造コストを低減させることができる。
【００４５】
上記した波長多重信号数監視装置の好適な設定・構成等について、さらに説明する。ここで、波長多重信号光の信号波長間隔（チャンネル間隔）は上記と同様にΔλｉ＝０．４ｎｍ（５０ＧＨｚ）、最大の信号チャンネル数をＮｃｈ＝３２ｃｈとし、また、許容される最大温度変化を±Ｔｍａｘ＝±６０℃とする。ただし、許容温度範囲については、この範囲に限らず個々の装置に対して必要な範囲に設定すれば良い。
【００４６】
まず、光分波器１の出力ポート数Ｎの設定について説明する。
【００４７】
上記した条件において、光分波器１の出力ポート数及びフォトダイオードアレイ２のフォトダイオード数であるＮは、上記したＮｃｈの波長範囲（Ｎｃｈ×Δλｉ）と、その長波長側及び短波長側の両側への温度による波長変動範囲（それぞれＴｍａｘ×ｄλ／ｄＴ、但しｄλ／ｄＴは出力波長の温度依存性）と、を合わせた全波長範囲によって設定することが好ましい。
【００４８】
そのような好適な出力ポート数は、以下の式
Ｎ＝（Ｎｃｈ×Δλｉ＋２×Ｔｍａｘ×ｄλ／ｄＴ）／（Δλｏ）
＝（３２×０．４ｎｍ＋２×６０℃×０．１ｎｍ／１０℃）／０．２ｎｍ
＝７２（個）
によって、上記した例に対しては７２個と求められる。このＮの設定によって、±６０℃の温度変化範囲の全体に対して対応可能な構成とすることができる。ただし、例えばＮ＝７２個よりも多い数として波長範囲を広めに設定するなど、それ以外の個数としても良い。
【００４９】
次に、計数装置３における信号光検出の判別に用いる受光パワーの閾値レベルＰｔｈの設定について説明する。
【００５０】
閾値レベルＰｔｈは、出力ポートの中心波長での透過損失に対応する受光パワーよりも小さく、かつ、その出力ポートの中心波長での隣り合う出力ポートの透過損失に対応する受光パワーよりも大きい所定の受光パワー値に設定される。これによって、出力ポートの中心波長近傍ではその出力ポートのみから信号光が出力・検出される条件となるので、上記のように波長範囲（温度範囲）の全体について１つまたは２つのフォトダイオードで信号光が検出される状態を実現することができる。
【００５１】
さらに好ましくは、この閾値レベルＰｔｈは、信号光による受光パワーレベルと、他チャンネルからの漏れ光による受光パワーレベル（バックグラウンドレベル）とを充分に判別可能な値に設定することが好ましい。図４に、単一の出力ポートに対する透過波長特性曲線を示す。閾値レベルＰｔｈは、好ましくは、図示した曲線の中心波長における損失レベルの最小値Ｌ０と、漏れ光によるバックグラウンドレベルの最小値Ｌｂｇとから、以下の式
Ｄ＝Ｌ０−Ｌｂｇ＋１０×ｌｏｇ（Ｎｃｈ）
＝５．０−４４．２＋１５．１＝−２４．１（ｄＢ）
で求められた値Ｄ（上記した例においては−２４．１ｄＢ）を用いて、
Ｐｔｈ＝Ｐｍａｘ＋Ｄ
によって設定される。
【００５２】
計数装置３は、フォトダイオード２_iからの受光パワーＰｉがこの閾値Ｐｔｈよりも大きければ、対応する出力ポート１７_iから信号光が出力・検出されたものとし、閾値Ｐｔｈよりも小さければ信号光は出力・検出されていないとすることによって、信号光検出の判別を行う。例えば、図３においてはＰｍａｘが０ｄＢに規格化されているので、Ｐｔｈ＝Ｄ＝−２４．１ｄＢとして示してある。
【００５３】
なお、波長多重伝送システムにおいては、信号光の各チャンネル間でパワーのばらつきを生じる場合が多いが、上記の値Ｄの大きさを、そのばらつきの程度よりも充分大きくなるように設定して、ばらつきの影響を受けないようにすることが好ましい。実際には、そのばらつきは５ｄＢ程度であり、この値は上記した閾値の大きさ２４．１ｄＢよりも充分に小さい。
【００５４】
また、信号光の各チャンネル間の信号波長間隔についても０．１ｎｍ程度のばらつきを生じる場合があるが、例えば上記の実施形態においては０．１５ｎｍ以下のばらつきであれば問題はない。
【００５５】
また、図２に示した光分波器１の各出力ポートの透過波長特性について、隣り合う出力ポートの透過特性のオーバーラップを充分大きく設定することが好ましい。オーバーラップが小さすぎる（それぞれの帯域幅が狭すぎる）と、信号波長が出力波長の中間領域の波長になった場合に、どの出力ポートからも出力・検出されないか、またはその受光パワーが小さい状態となる。そのような状態を防止するため、オーバーラップを充分に大きくして、波長シフトを生じても常にどれかの出力ポートから充分なパワーで出力されるように設定する。そのための好適な条件としては、出力ポートの中心波長における透過損失に対して、中心波長からΔλｏ／２ずれた波長における透過損失の増加分（図２に示したΔＬ）を＋４ｄＢよりも小さく設定することが望ましい。
【００５６】
本発明による波長多重信号数監視装置は、上記した実施形態に限られるものではなく、様々な変形・設定の変更が可能である。
【００５７】
図５は、本発明に係る波長多重信号数監視装置の他の実施形態を示す構成図である。本実施形態においては、光分波器１にＮ本の出力側チャネル導波路１６₁〜１６_Nが形成されておらず、第２スラブ導波路１５に対してフォトダイオードアレイ２が直接接続されている。
【００５８】
このような構成においても、第２スラブ導波路１５の出力端では所定の波長分散によって信号光が連続的に分波されているので、その出力端のうちフォトダイオードアレイ２の各フォトダイオード２₁〜２_Nに接続されている部位をそれぞれ出力ポート１７₁〜１７_Nとして機能させて、図１に示した実施形態と同様の信号数監視装置を実現することができる。これ以外にも、様々な形態のアレイ導波路回折格子型光分波器を用いることが可能である。
【００５９】
また、光分波器における出力波長間隔Δλｏについては、上記した各実施形態においては入力される波長多重信号光の信号波長間隔Δλｉに対して１／２に設定されていたが、一般に２以上の整数ｍによって１／ｍに設定することによって、上記の実施形態と同様に温度によらずに信号数を正しく計数する信号数監視装置とすることができる。
【００６０】
たとえば、Δλｏ＝Δλｉ／３とした場合には、Ｎ個の出力ポート１７₁〜１７_Nを、出力ポート１７₁、１７₄、１７₇、…、からなる第１出力ポート群１７ａと、出力ポート１７₂、１７₅、１７₈、…、からなる第２出力ポート群１７ｂと、出力ポート１７₃、１７₆、１７₉、…、からなる第３出力ポート群１７ｃとの３つの出力ポート群に分け、各出力ポート群に対して検出数を求めて、３つの検出数のうち最大の検出数を波長多重信号光の信号数とすることによって、温度に依存しない信号数監視装置が実現される。
【００６１】
４以上の整数ｍに対しても、同様に、Ｎ個（複数）の出力ポートを、出力波長の波長間隔がΔλｉとなる出力ポートを組としてｍ組の出力ポート群に区分して、それぞれの出力ポート群に対して検出数を求めて、ｍ個の検出数のうちで最も大きい検出数を信号数とすれば良い。ただし、上記した実施形態にようにｍ＝２とする設定が、装置構成を簡単化・小型化することができる点で好ましい。
【００６２】
また、計数装置における信号数の計数処理方法については、上記した実施形態について説明した計数方法に限られず、各出力ポートの透過特性や閾値の設定等に応じて、他の方法による計数処理を行っても良い。
【００６３】
【発明の効果】
本発明による波長多重信号数監視装置は、以上詳細に説明したように、次のような効果を得る。すなわち、波長多重信号光の各チャンネルの信号光を分波する光分波器として、各出力ポートの出力波長の出力波長間隔Δλｏが波長多重信号光の信号波長間隔Δλｉに対してΔλｏ＝Δλｉ／ｍ（ｍ＝２、３、４、…）となるように透過特性が設定されたアレイ導波路回折格子型光分波器を用い、その出力を受光素子アレイを構成している受光素子で検出して計数手段で信号数を算出する構成とする。これによって、波長シフト発生時に１つの出力ポート及びそれに対応する受光素子から同時に２チャンネルの信号光が出力・検出されることが防止されるなど、温度変化による透過波長特性のずれの発生に対応した計数を行うことが可能な構成となる。したがって、上記した構成によって、温度に依存せず常に正しく信号数を計数することができる信号数監視装置が実現される。
【００６４】
このとき、アレイ導波路回折格子型光分波器を温度制御する必要がなくなるので、装置を小型化することができ、また、その製造工程を簡単化して製造コストを低減することが可能となる。また、温度依存性の影響を生じないように温度状態を制御するのではなく、一定の装置構成によって計数の温度依存性を解消するので、計数の信頼性がより向上された装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】波長多重信号数監視装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】図１に示した波長多重信号数監視装置における出力ポートの透過波長特性を示すグラフである。
【図３】特定の信号波長の信号光に対する各出力ポートの受光パワーの温度依存性を示すグラフである。
【図４】出力ポートの透過波長特性の受光パワーレベル及びバックグラウンドレベルを説明するためのグラフである。
【図５】波長多重信号数監視装置の他の実施形態を示す構成図である。
【図６】従来の波長多重信号数監視装置における出力ポートの透過波長特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１…アレイ導波路回折格子型光分波器、１０…基板、１１…入力ポート、１２…入力側チャネル導波路、１３…第１スラブ導波路、１４…アレイ導波路部、１５…第２スラブ導波路、１６₁〜１６_N…出力側チャネル導波路、１７₁〜１７_N…出力ポート、
２…フォトダイオードアレイ、２₁〜２_N…フォトダイオード、
３…計数装置。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wavelength multiplexed signal number monitoring apparatus for monitoring the number of wavelength multiplexed signal lights in an optical communication system using a wavelength division multiplexing system.
[0002]
[Prior art]
Due to the social needs due to the arrival of an advanced information society, research and development related to high-capacity high-speed communications such as image communications using optical fiber transmission line networks and long-distance communications such as international communications are actively conducted. Here, a wavelength division multiplexing (WDM) transmission system performs high-speed and large-capacity optical communication by transmitting multi-wavelength signal light (a plurality of signal lights having different wavelengths) through an optical fiber line. Therefore, development and introduction are being promoted as a response to the rapid increase in demand for communication over the Internet and the like in recent years.
[0003]
In such a wavelength division multiplex transmission system, when the number of transmitted signal light signals (number of channels) changes, the power of each signal light changes due to a transient gain variation in the optical amplifier. Sometimes. Such a power fluctuation phenomenon due to a change in the number of signals can be identified and detected separately from a change in the loss of the transmission line, etc., by constantly monitoring the number of signal channels of the transmitted signal light. Can be controlled.
[0004]
As such a monitoring device for the number of signals, there is a combination of a demultiplexer / wavelength branching device such as an arrayed waveguide grating type optical demultiplexer and a light receiving element for detecting the demultiplexed signal light. Yes (for example, 1997 IEICE Communication Society B-10-60).
[0005]
FIG. 6 shows a case where wavelength multiplexed signal light input from a single input port of an arrayed waveguide grating type optical demultiplexer is branched / demultiplexed into a plurality of output ports corresponding to predetermined output wavelengths, respectively. It is a graph which shows the transmission characteristic (output wavelength characteristic) of each output port about the n-2nd-n + 2nd output port which is five adjacent output ports. Here, the center wavelength in the transmission characteristic curve of each output port is the respective output wavelength, and the output wavelength interval Δλo between the adjacent output ports is equal to the signal wavelength interval Δλi of wavelength multiplexed signal light (Δλi = 0. 4nm).
[0006]
As described above, the wavelength multiplexed signal light is input to the arrayed waveguide grating type optical demultiplexer in which the output wavelength of each output port is set so as to correspond to the signal wavelength of each signal light component. The number of signals is constantly monitored by detecting the detected signal light output by a light receiving element such as a photodiode connected to each output port and counting the number of photodiodes from which signal light has been detected. Can do.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in an arrayed waveguide grating type optical multiplexer / demultiplexer, for example, an ordinary quartz waveguide type has a large temperature dependence of the transmission wavelength characteristics of each waveguide, and the center wavelength / transmission characteristics curve changes as the temperature changes. Will shift. In this case, the correspondence between each signal wavelength of the wavelength multiplexed signal light and each output wavelength output from the output port is shifted. For example, one channel of signal light is transmitted from two adjacent output ports depending on the wavelength shift state. Therefore, there is a problem that the number of signals cannot be counted correctly depending on the temperature, for example, signal lights of two adjacent channels are detected from one output port. In addition, if the bandwidth of the transmission wavelength characteristic of each port is set to be narrow in order to prevent 1-channel signal light from being output to two output ports as described above, the signal light is transmitted from any output port. The output / detection may not occur, resulting in malfunction.
[0008]
Also, by controlling the temperature so as to keep the temperature of the arrayed waveguide grating type optical demultiplexer constant, it is possible to prevent the above-described wavelength shift and to provide a monitoring device that can always count the number of signals correctly. . However, in this case, there are problems such as an increase in device size and an increase in manufacturing cost due to the temperature control means attached to the arrayed waveguide grating type optical demultiplexer.
[0009]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a wavelength-multiplexed signal number monitoring apparatus that can correctly count the number of signals without depending on temperature.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, a wavelength multiplexed signal number monitoring apparatus according to the present invention monitors the number of signals of wavelength multiplexed signal light composed of a plurality of signal lights each having a different signal wavelength at a signal wavelength interval Δλi. A wavelength-multiplexed signal number monitoring device comprising: (1) an input port and a plurality of output ports that transmit and output signal light components having different output wavelengths at an output wavelength interval Δλo on a substrate; And (2) a plurality of light receiving elements connected and installed to detect signal light output from the output port for each of the plurality of output ports. And (3) a counting means connected to the light receiving element array and calculating the number of signals by determining the presence or absence of detection of signal light in each light receiving element. ) Output wavelength interval Derutaramudao is, Δλo = Δλi / m (where m for the signal wavelength interval Derutaramudaai is set as an integer of 2 or more) The counting means divides the plurality of output ports into m output port groups each including an output port having a wavelength interval of Δλi as a set, and signal light is detected for each output port group. The number of detected output ports is the number of detections in the output port group, and the largest number of detections among the number of detections obtained for each of the m output port groups is the number of signals. It is characterized by that.
[0011]
As described above, the output wavelength interval Δλo of the output port of the arrayed waveguide grating type optical demultiplexer is set to 1 / integer of 2 or more with respect to the signal wavelength interval Δλi of the wavelength multiplexed signal light. Are detected by the light receiving elements of the light receiving element array and the number of signals is calculated by the counting means, so that two channels of signal light are not output from one output port, and the transmission wavelength characteristics due to temperature changes Even if a deviation occurs, it is possible to obtain a signal number monitoring device that can always correctly count the number of signals.
[0012]
At this time, since it is not necessary to control the temperature of the optical demultiplexer, the apparatus can be reduced in size, and the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
[0013]
The counting means divides the plurality of output ports into m output port groups each including an output port having a wavelength interval of the output wavelength of Δλi, and the signal light is transmitted to each output port group. The number of detected output ports is defined as the number of detections in the output port group, and the largest number of detections among the number of detections obtained for each of the m output port groups is defined as the number of signals. .
[0014]
Each signal light component included in the wavelength multiplexed signal light has a state where it is output / detected at a single output port and a state where it is output / detected at two adjacent output ports due to a wavelength shift accompanying a temperature change. repeat. At this time, for example, in the case of m = 2, the output ports are divided and classified into m output port groups, such as dividing into even-numbered first output port groups and odd-numbered second output port groups. The maximum number of detections at each output port group can be matched with the number of signals of wavelength multiplexed signal light.
[0015]
The output wavelength interval Δλo may be set as Δλo = Δλi / 2. The division number m of the wavelength interval can be an arbitrary integer of 2 or more, but it is particularly preferable to set m = 2 in order to simplify the apparatus.
[0016]
Further, in the transmission wavelength characteristics of signal light at each output port, the increase in transmission loss at a wavelength shifted by Δλo / 2 from the center wavelength is set to be smaller than +4 dB with respect to the transmission loss at the center wavelength of the output port. It is characterized by.
[0017]
By using the optical demultiplexer configured such that the transmission wavelength characteristic is set and the transmission characteristic overlap between adjacent output ports becomes sufficiently large, the wavelength shifts and the signal wavelengths are adjacent to each other. Even when it is between the output wavelengths of the output ports, it can be configured to detect with sufficient intensity from any one of the light receiving elements, and the reliability of the apparatus can be improved.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a wavelength multiplexed signal number monitoring apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the dimensional ratios in the drawings do not necessarily match those described.
[0019]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a wavelength multiplexed signal number monitoring apparatus according to the present invention. This wavelength multiplexing signal number monitoring apparatus includes an arrayed waveguide diffraction grating type optical demultiplexer 1 (hereinafter also simply referred to as an optical demultiplexer) and a photodiode array 2. The optical demultiplexer 1 is an arrayed waveguide diffraction grating type optical multiplexer / demultiplexer that functions as an optical multiplexer by switching the input / output terminals. In this wavelength division multiplexing signal number monitoring apparatus, the optical demultiplexer is used. It is used only as In the following, the signal wavelength interval between adjacent signal light components of the wavelength multiplexed signal light to be monitored for the number of signals is assumed to be Δλi = 0.4 nm.
[0020]
The optical demultiplexer 1 includes one input-side channel waveguide 12 whose end is an input port 11, a first slab waveguide 13 connected to the input-side channel waveguide 12, and the first slab. An arrayed waveguide section 14 composed of a plurality of channel waveguides connected to the waveguide 13 and having different optical path lengths, a second slab waveguide 15 connected to the arrayed waveguide section 14, and the second slab waveguide The waveguide 15 is connected to the output port 17 at its end. ₁ ~ 17 _N N (where N is a plurality) output side channel waveguides 16 ₁ ~ 16 _N Are formed on the substrate 10.
[0021]
When wavelength division multiplexed signal light composed of a plurality of signal lights having different signal wavelengths is input from the input port 11 to the optical demultiplexer 1, the input light is input to the input side channel waveguide 12 and the first slab waveguide 13. Then, the light is demultiplexed while being sequentially guided through the arrayed waveguide portion 14 and the second slab waveguide 15. Each of the demultiplexed signal light components of the respective wavelengths has a plurality of output side channel waveguides 16. ₁ ~ 16 _N Branched and guided to the corresponding output port 17 ₁ ~ 17 _N Are output respectively.
[0022]
Output port 17 of the optical demultiplexer 1 ₁ ~ 17 _N The photodiode array 2 is connected to the end where the is formed. This photodiode array 2 includes N photodiodes 2 ₁ ~ 2 _N It is comprised. These photodiodes 2 ₁ ~ 2 _N Is output port 17 ₁ ~ 17 _N And the i-th (i = 1 to N) photodiodes 2 respectively. _i And i-th output port 17 _i Are arranged so that they correspond to each other and are connected. Therefore, the i-th output side channel waveguide 16 _i The signal light demultiplexed into the output port 17 _i Output from the photodiode 2 _i Detected by.
[0023]
A counting device 3 is connected to the photodiode array 2, and each photodiode 2 ₁ ~ 2 _N Are respectively input to the counting device 3. The counting device 3 determines each photodiode 2 according to a predetermined discrimination condition such as a threshold value for the signal level. ₁ ~ 2 _N Whether or not signal light is detected is determined, and based on the determination result, the number of signal light signals transmitted at that time with the wavelength multiplexed signal light is calculated, counted, and output.
[0024]
FIG. 2 shows each output side channel waveguide 16 in the embodiment shown in FIG. _i Is transmitted and guided to the output port 17 _i 6 is a graph showing the transmission wavelength characteristics of the signal light component output from the signal. In this graph, for an example of transmission characteristics at a specific temperature (for example, room temperature), the nth output port 17 _n The output wavelength (center wavelength of the transmission characteristic distribution curve) is 1550 nm, and the seven output ports 17 before and after the output wavelength 17 _n-3 ~ 17 _{n + 3} The characteristic curves showing the transmission wavelength characteristics are respectively shown.
[0025]
Here, the horizontal axis represents the wavelength λ (nm) of the signal light, and the vertical axis represents each output port 17. _i An output wavelength component that shows a loss characteristic (dB) corresponding to (i = n−3 to n + 3), a signal light component in a wavelength range having a small loss value is transmitted and output from the output port, and a center wavelength in the wavelength range Becomes the output wavelength of the output port. Each curve in the figure is given its output port number n-3 to n + 3.
[0026]
In the present embodiment, the output wavelength interval Δλo between two adjacent output ports is set to 0.2 nm, which is ½ of the signal wavelength interval Δλi of wavelength multiplexed signal light = 0.4 nm. A signal number monitoring device capable of correctly counting the number of signals without depending on them is realized.
[0027]
If the signal wavelength of one signal light among the signal light components included in the wavelength multiplexed signal light is 1550 nm, the signal wavelength of the signal light included in the wavelength multiplexed signal light is 0.4 nm apart from 1550 nm. Therefore, the output port 17 with an output wavelength interval of 0.2 nm is provided by the optical demultiplexer 1. ₁ ~ 17 _N The signal light demultiplexed into the output port 17 _n And this output port 17 _n The even-numbered output ports counted from ..., 17 _n-4 (1549.2 nm), 17 _n-2 (1549.6 nm), 17 _n (1550 nm), 17 _{n + 2} (1550.4 nm), 17 _{n + 4} (1550.8 nm),...
[0028]
At this time, these output ports 17 _n The number of signals detected at the even-numbered output ports from is the number of input wavelength multiplexed signal light signals. The output port 17 _n No signal light is output / detected at the odd-numbered output ports.
[0029]
However, in an arrayed waveguide grating type optical demultiplexer, the output wavelength of each output port is largely dependent on temperature, for example, about dλ / dT = 0.1 nm / 10 ° C. This temperature dependence is not negligible with respect to the signal wavelength interval Δλi = 0.4 nm of the wavelength multiplexed signal light.
[0030]
When the wavelength shift of the transmission characteristic due to such a temperature change occurs, as shown in FIG. 6, the output wavelength interval Δλo of the optical demultiplexer is matched with the signal wavelength interval Δλi of the wavelength multiplexed signal light to 0.4 nm. In the set signal number monitoring device, depending on the temperature, each signal light component is output and detected from one output port without causing a wavelength shift, and two outputs where each signal wavelength is adjacent by the wavelength shift. The wavelength in the intermediate region of the output wavelength of the port, each signal light component is output and detected from the two output ports, and the number of signals is not counted correctly (at this time, two adjacent signals at one output port The light is detected).
[0031]
For example, in FIG. 6, when the temperature increases by 20 ° C. from the state where the output wavelength of the nth output port is 1550 nm, the transmission wavelength characteristic of each output port is shifted by 0.2 nm toward the long wavelength side. At this time, the output wavelength of the nth output port is 1550.2 nm, the output wavelength of the (n−1) th output port is 1549.8 nm, and the signal light having the signal wavelength of 1550 nm is transmitted to both of these two output ports. Will be output and detected. Since the number-of-signals monitoring device cannot distinguish between these states, a wavelength shift due to such a temperature change eventually causes a malfunction.
[0032]
In addition, if the bandwidth of the transmission wavelength characteristics of each output port is set to be narrow so that one signal light is not output / detected from the two output ports, conversely, depending on the temperature, the signal light is transmitted by any output port. A state in which no output is detected is generated, resulting in a malfunction.
[0033]
On the other hand, by controlling the temperature so that the temperature of the arrayed waveguide grating type optical demultiplexer used in the signal light monitoring device is kept constant at all times, the occurrence of the above wavelength shift is prevented and the number of signals is counted correctly. It is possible to provide a signal number monitoring device. However, when the optical demultiplexer is configured in this way, the apparatus becomes large, and the manufacturing process becomes complicated and the manufacturing cost increases.
[0034]
On the other hand, in the signal number monitoring apparatus according to the embodiment shown in FIG. 1, as shown in FIG. ₁ ~ 17 _N Is set to ½ of the signal wavelength interval Δλi of the wavelength multiplexed signal light to be counted. As a result, signal light of two channels out of each channel of wavelength multiplexed signal light is prevented from being output and detected from one output port.
[0035]
Hereinafter, the operation of the signal number monitoring apparatus having such a configuration will be described, and an example of a counting method for counting the correct number of signals without depending on temperature in this apparatus will be described.
[0036]
For detection of a signal light component of a certain signal wavelength (for example, 1550 nm), the signal wavelength is output port 17 at temperature T0. _n This signal light component matches the output wavelength of the output port 17. _n Output by the photodiode 2 _n It is assumed that When the temperature changes from this state, the characteristic curve of the transmission wavelength characteristic shown in FIG. 2 of each output port has a temperature dependence of dλ / dT = 0.1 nm / 10 ° C. in the long wavelength direction (FIG. 2). Shift to the right in the middle).
[0037]
At this time, the signal light component of the specific signal wavelength is converted into each photodiode 2. ₁ ~ 2 _N FIG. 3 shows a change in the received light power P obtained by the detection according to the temperature. Here, photodiode 2 _i The received light power output from the P is Pi, and the maximum power thereof is Pmax. In FIG. 3, the maximum power Pmax is normalized to 0 dB, and the change in received light power is shown.
[0038]
The presence / absence of signal light detection in each photodiode is determined by a threshold level Pth of light reception power set in advance in the counting device 3 connected to the photodiode array 2. If there is a light reception power output P equal to or higher than the threshold Pth, signal light is detected. Are counted as detected. At this time, the signal wavelength of the signal light is the output port 17. _n In the temperature range A shown in FIG. 3 around the temperature T0 in the central region of the output wavelength, the signal light is output from the output port 17. _n Only detected by.
[0039]
When the temperature rises from T0 and falls within the temperature range B, the signal wavelength of the signal light is changed to the output port 17. _n And output port 17 _n-1 The signal light is in the middle region of the output wavelength of the two and the adjacent two output ports 17 _n And 17 _n-1 Are output and detected by both. When the temperature further rises and falls within the temperature range C, the signal wavelength of the signal light is changed to the output port 17. _n-1 The signal light is output from the output port 17 because _n-1 Only detected by.
[0040]
As described above, the detection of specific signal light by the photodiode array 2 is detected by a photodiode connected to a single output port and connected to two adjacent output ports as the temperature changes. And the state detected by the two photodiodes. Here, since the output wavelength interval Δλo is 1/2 (1 / integer) of the signal wavelength interval Δλi, the entire wavelength multiplexed signal light is detected by a single output port. And the state of being detected by two adjacent output ports respectively.
[0041]
On the other hand, N output ports 17 ₁ ~ 17 _N The odd numbered output port 17 ₁ , 17 _Three , 17 _Five ,..., A first output port group 17a and even-numbered output ports 17 ₂ , 17 _Four , 17 ₆ ,... Are divided into two output port groups, that is, a second output port group 17 b, and each output port group in the counting device 3 that calculates and counts the number of signals by the light reception signal output from the photodiode array 2. When the number of detections, which is the number of photodiodes that have detected signal light, is obtained for each of the photodiode groups corresponding to 17a and 17b, the larger detection number of the two detection numbers is always the wavelength multiplexed signal light regardless of the temperature change. The number of signals.
[0042]
That is, by configuring the signal monitoring apparatus with the optical demultiplexer 1 in which the output wavelength interval Δλo is set as the signal wavelength interval Δλi / 2 and the photodiode array 2 connected thereto, a wavelength multiplexed signal is output from one output port. This prevents the output and detection of signal light from two channels of each light channel, and makes it possible to perform counting corresponding to the shift in transmission wavelength characteristics due to temperature changes. Therefore, it is possible to obtain a signal number monitoring device that can always correctly count the number of signals.
[0043]
Furthermore, by setting the signal light detection discrimination and the signal number calculation / counting method in the counting device 3 as described above, a signal number monitoring device that can always count the correct number of signals efficiently regardless of the temperature. Is obtained.
[0044]
According to this signal number monitoring apparatus, since it is not necessary to control the temperature of the arrayed waveguide grating type optical demultiplexer 1, the apparatus can be reduced in size, and the manufacturing process can be simplified to reduce the manufacturing cost. Can be reduced.
[0045]
A suitable setting / configuration of the above-described wavelength multiplexed signal number monitoring apparatus will be further described. Here, the signal wavelength interval (channel interval) of the wavelength multiplexed signal light is Δλi = 0.4 nm (50 GHz), the maximum number of signal channels is Nch = 32 ch, and the allowable maximum temperature change is ± Tmax = ± 60 ° C. However, the allowable temperature range is not limited to this range, and may be set to a necessary range for each device.
[0046]
First, the setting of the number N of output ports of the optical demultiplexer 1 will be described.
[0047]
Under the above-mentioned conditions, N, which is the number of output ports of the optical demultiplexer 1 and the number of photodiodes of the photodiode array 2, is the above-described Nch wavelength range (Nch × Δλi) and the long wavelength side and short wavelength side thereof. It is preferable to set the wavelength variation range depending on the temperature on both sides (Tmax × dλ / dT, where dλ / dT is the temperature dependence of the output wavelength), based on the total wavelength range.
[0048]
The preferred number of output ports is
N = (Nch × Δλi + 2 × Tmax × dλ / dT) / (Δλo)
= (32 × 0.4 nm + 2 × 60 ° C. × 0.1 nm / 10 ° C.) / 0.2 nm
= 72 (pieces)
Therefore, 72 are obtained for the above example. By setting N, it is possible to adopt a configuration that can cope with the entire temperature change range of ± 60 ° C. However, other numbers may be used, for example, the wavelength range may be set wider than N = 72.
[0049]
Next, the setting of the threshold level Pth of the received light power used for determination of signal light detection in the counting device 3 will be described.
[0050]
The threshold level Pth is smaller than the received light power corresponding to the transmission loss at the center wavelength of the output port and larger than the received light power corresponding to the transmission loss of the adjacent output port at the center wavelength of the output port. Set to the received power value. As a result, near the center wavelength of the output port, signal light is output and detected only from the output port. As described above, the entire wavelength range (temperature range) is signaled by one or two photodiodes. A state in which light is detected can be realized.
[0051]
More preferably, the threshold level Pth is preferably set to a value that can sufficiently discriminate the light reception power level due to signal light and the light reception power level (background level) due to light leaked from other channels. FIG. 4 shows a transmission wavelength characteristic curve for a single output port. The threshold level Pth is preferably expressed by the following equation from the minimum value L0 of the loss level at the center wavelength of the illustrated curve and the minimum value Lbg of the background level due to leakage light.
D = L0−Lbg + 10 × log (Nch)
= 5.0-44.2 + 15.1 = -24.1 (dB)
Using the value D obtained in step (−24.1 dB in the above example),
Pth = Pmax + D
Set by
[0052]
The counting device 3 is a photodiode 2 _i If the received light power Pi from the output is larger than the threshold value Pth, the corresponding output port 17 _i Signal light is output / detected, and if it is smaller than the threshold value Pth, no signal light is output / detected, so that signal light detection is determined. For example, in FIG. 3, since Pmax is normalized to 0 dB, Pth = D = −24.1 dB.
[0053]
In a wavelength division multiplexing transmission system, there is often a variation in power between each channel of signal light, but the magnitude of the value D is set to be sufficiently larger than the degree of the variation, It is preferable not to be affected by variations. Actually, the variation is about 5 dB, and this value is sufficiently smaller than the threshold value 24.1 dB.
[0054]
In addition, the signal wavelength interval between each channel of the signal light may vary by about 0.1 nm. For example, in the above-described embodiment, there is no problem if the variation is 0.15 nm or less.
[0055]
Moreover, it is preferable to set the overlap of the transmission characteristics of adjacent output ports to be sufficiently large with respect to the transmission wavelength characteristics of each output port of the optical demultiplexer 1 shown in FIG. If the overlap is too small (each bandwidth is too narrow), when the signal wavelength is in the middle of the output wavelength, it is not output or detected from any output port, or the received light power is low It becomes. In order to prevent such a state, the overlap is set to be sufficiently large so that even if a wavelength shift occurs, the output is always output from any output port with sufficient power. As a preferable condition for this, an increase in transmission loss (ΔL shown in FIG. 2) at a wavelength shifted by Δλo / 2 from the center wavelength is set to be smaller than +4 dB with respect to the transmission loss at the center wavelength of the output port. It is desirable.
[0056]
The wavelength multiplexed signal number monitoring apparatus according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and setting changes are possible.
[0057]
FIG. 5 is a block diagram showing another embodiment of the wavelength multiplexed signal number monitoring apparatus according to the present invention. In the present embodiment, N output-side channel waveguides 16 are provided in the optical demultiplexer 1. ₁ ~ 16 _N Are not formed, and the photodiode array 2 is directly connected to the second slab waveguide 15.
[0058]
Even in such a configuration, since the signal light is continuously demultiplexed by the predetermined wavelength dispersion at the output end of the second slab waveguide 15, each photodiode 2 of the photodiode array 2 out of the output end. ₁ ~ 2 _N The part connected to each output port 17 ₁ ~ 17 _N The signal number monitoring device similar to that of the embodiment shown in FIG. 1 can be realized. In addition to this, various forms of arrayed waveguide diffraction grating type optical demultiplexers can be used.
[0059]
In addition, the output wavelength interval Δλo in the optical demultiplexer was set to ½ the signal wavelength interval Δλi of the wavelength multiplexed signal light input in each of the above-described embodiments. By setting the integer m to 1 / m, it is possible to provide a signal number monitoring device that correctly counts the number of signals regardless of the temperature as in the above embodiment.
[0060]
For example, when Δλo = Δλi / 3, N output ports 17 ₁ ~ 17 _N Output port 17 ₁ , 17 _Four , 17 ₇ ,..., A first output port group 17a and an output port 17 ₂ , 17 _Five , 17 ₈ ,..., A second output port group 17b and an output port 17 _Three , 17 ₆ , 17 ₉ Are divided into three output port groups including a third output port group 17c, and the number of detections is obtained for each output port group, and the maximum number of detections among the three detection numbers is determined by the wavelength multiplexed signal light. By setting the number of signals, a signal number monitoring device independent of temperature is realized.
[0061]
Similarly, for an integer m greater than or equal to 4, N (plurality) of output ports are divided into m output port groups, with output ports having a wavelength interval of Δλi as a set. The number of detections is obtained for the output port group, and the largest number of detections among the m detection numbers may be set as the number of signals. However, the setting of m = 2 as in the above-described embodiment is preferable in that the apparatus configuration can be simplified and downsized.
[0062]
In addition, the counting method of the number of signals in the counting device is not limited to the counting method described in the above embodiment, and the counting process by another method is performed according to the transmission characteristics of each output port, the setting of the threshold value, and the like. May be.
[0063]
【The invention's effect】
As described in detail above, the wavelength multiplexed signal number monitoring apparatus according to the present invention obtains the following effects. That is, as an optical demultiplexer for demultiplexing the signal light of each channel of the wavelength multiplexed signal light, the output wavelength interval Δλo of the output wavelength of each output port is Δλo = Δλi / with respect to the signal wavelength interval Δλi of the wavelength multiplexed signal light. Using an arrayed waveguide grating type optical demultiplexer with transmission characteristics set so that m (m = 2, 3, 4,...), the output is detected by the light receiving elements constituting the light receiving element array. Thus, the number of signals is calculated by the counting means. As a result, it was possible to prevent the transmission wavelength characteristics from shifting due to temperature changes, such as preventing the output and detection of two channels of signal light from one output port and the corresponding light receiving element at the same time when a wavelength shift occurred. It becomes the structure which can perform a count. Therefore, the above-described configuration realizes a signal number monitoring apparatus that can always correctly count the number of signals regardless of temperature.
[0064]
At this time, since it is not necessary to control the temperature of the arrayed waveguide grating type optical demultiplexer, the apparatus can be reduced in size, and the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced. . In addition, the temperature state is not controlled so as not to cause the influence of the temperature dependency, but the temperature dependency of the counting is eliminated by a constant device configuration, so that a device with improved reliability of the counting is provided. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a wavelength multiplexed signal number monitoring apparatus.
2 is a graph showing transmission wavelength characteristics of an output port in the wavelength multiplexed signal number monitoring apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a graph showing temperature dependence of received light power of each output port with respect to signal light of a specific signal wavelength.
FIG. 4 is a graph for explaining a received light power level and a background level of a transmission wavelength characteristic of an output port.
FIG. 5 is a block diagram showing another embodiment of the wavelength multiplexed signal number monitoring apparatus.
FIG. 6 is a graph showing transmission wavelength characteristics of an output port in a conventional wavelength multiplexed signal number monitoring apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Array waveguide diffraction grating type | mold optical demultiplexer, 10 ... Board | substrate, 11 ... Input port, 12 ... Input side channel waveguide, 13 ... 1st slab waveguide, 14 ... Array waveguide part, 15 ... 2nd slab Waveguide, 16 ₁ ~ 16 _N ... Output-side channel waveguide, 17 ₁ ~ 17 _N ... output port,
2 ... photodiode array, 2 ₁ ~ 2 _N …Photodiode,
3 ... Counter.

Claims

A wavelength multiplexed signal number monitoring device for monitoring the number of signals of wavelength multiplexed signal light composed of a plurality of signal lights each having a different signal wavelength at a signal wavelength interval Δλi,
An arrayed waveguide grating type optical demultiplexer formed on the substrate, comprising: an input port; and a plurality of output ports that transmit and output signal light components having different output wavelengths at an output wavelength interval Δλo;
For each of the plurality of output ports, a light receiving element array configured to include a plurality of light receiving elements connected and installed so as to detect the signal light output from the output port;
Counting means connected to the light receiving element array and determining the presence or absence of detection of the signal light in each of the light receiving elements to calculate the number of signals,
The output wavelength interval Δλo is set as Δλo = Δλi / m (where m is an integer of 2 or more) with respect to the signal wavelength interval Δλi ,
The counting means includes
The plurality of output ports are divided into m output port groups each including the output port having a wavelength interval of the output wavelength of Δλi, and the signal light is detected for each of the output port groups. The number of output ports that have been detected as the number of detections in the output port group,
m sets of the detection number was determined, respectively to the output port group, the largest the number of detections of the wavelength-multiplexed signal rate monitor according to claim to Rukoto and the number of signals.

2. The wavelength multiplexed signal number monitoring apparatus according to claim 1, wherein the counting means determines whether or not the signal light is detected by each of the light receiving elements based on a preset threshold level of the received light power.

3. The wavelength multiplexed signal number monitoring apparatus according to claim 1, wherein the output wavelength interval Δλo is set as Δλo = Δλi / 2.

In the transmission wavelength characteristics of the signal light at each of the output ports,
4. The increase in transmission loss at a wavelength shifted by Δλo / 2 from the center wavelength is set to be smaller than +4 dB with respect to the transmission loss at the center wavelength of the output port. The wavelength multiplexed signal number monitoring device according to claim 1.